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陶瓷發(fā)動機汽車為我們展現(xiàn)了美好前景：車體輕盈，功率強勁，能以500千米的時速奔馳，無需冷卻，而且節(jié)省燃料，有害廢氣極少。陶瓷，尤其氮化硅碳化硅陶瓷具有高溫強度、耐蝕性耐磨性，用陶瓷來制造發(fā)動機已成為當(dāng)前世界各國奮力追求的目標(biāo)。

陶瓷發(fā)動機具有一定的優(yōu)越性：熱效率提升，提高發(fā)動機的工作溫度，從而提高熱效率。例如，對內(nèi)燃機而言，目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃右。而采用陶瓷材料，則可以將工作溫度提高到1300℃，使發(fā)動機效率提高30%右。工作溫度高，可使燃料燃燒充分，所排廢氣中的有害成分降低，這不僅降低了能源消耗，而且減少了環(huán)境污染。陶瓷的熱傳導(dǎo)性比金屬低，這使發(fā)動機的熱量不易散發(fā)，節(jié)省能源。陶瓷具有較高的高溫強度熱傳導(dǎo)性，可延發(fā)動機的使用壽命。降低發(fā)動機的重量，陶瓷本身就密度小重量輕膨脹系數(shù)低，在極高的溫度下還可以正常工作，就減去了復(fù)雜的散熱系統(tǒng)從而減輕重量。對油品的要求也會降低，陶瓷具有很好的抗腐蝕性，即使在高溫下也不容易氧化，耐磨抗疲勞性也要比金屬要好，不容易產(chǎn)生積碳。

當(dāng)然，想采用陶瓷發(fā)動機也有難點：陶瓷雖然很好，但是非常的脆，不過目前通過納米化可以讓陶瓷擁有塑料一樣的韌性，可以明顯改善其強度、硬度以及抗疲勞破壞性。制造工藝較高。陶瓷發(fā)動機會成為世界汽車研究的熱點，但是制造工藝較高是個致命的問題，畢竟汽車需要量產(chǎn)。

陶瓷首先在高溫燃?xì)廨啓C中，可用于制造葉片、燃燒筒、套管、主軸軸承等，用陶瓷代替鎳基、鈷基耐熱合金，成本可降低到原來的1/30。同時，陶瓷也可用于制造內(nèi)燃機，可用于制造活塞內(nèi)襯、氣缸、預(yù)燃燒室、挺桿、閥門、噴嘴、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子及軸承等零部件。據(jù)測算，若汽車發(fā)動機的所有零部件都采用陶瓷制造，其重量可比合金發(fā)動機輕2/3，燃料費降20%。1977年美國福特汽車公司用氮化硅碳化硅陶瓷制造了一臺全陶瓷燃汽輪機，其燃?xì)馊肟跍囟葹?230℃，轉(zhuǎn)速為5萬轉(zhuǎn)/分，成功運轉(zhuǎn)了25小時。1982年，瑞典沃爾沃聯(lián)合公司共同研制的燃汽輪機，成功進行了乘用車的實際行駛，在世界上首獲成功，其渦輪工作溫度為1100℃，轉(zhuǎn)速為5萬轉(zhuǎn)/分，運行了10小時。1990年，我國第一臺無水冷陶瓷發(fā)動機就在上海誕生了，它經(jīng)過400小時的臺架實驗以及實車長距離實驗，順利的從上海開到了北京。在724小時的實驗中，燃油消耗效率為213.56g/km.h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前1.5L直噴發(fā)動機的380 g/km.h，而且那是在遙遠(yuǎn)的1990年。 目前，美系研發(fā)主要以通用、福特、諾爾頓等公司主導(dǎo)，其實用階段的探索已經(jīng)相繼建立了專業(yè)化的陶瓷生產(chǎn)中心。日系主要以豐田、日產(chǎn)等公司聯(lián)合開發(fā)為主，建立了數(shù)千家新型陶瓷研究機構(gòu)，其主導(dǎo)開發(fā)的213KW的KANATN陶瓷發(fā)動機已經(jīng)具備量產(chǎn)規(guī)模，并用于概念車裝配。德國奔馳公司主導(dǎo)的歐系車尤里卡計劃中，主要配合成員國有法國、瑞典，陶瓷發(fā)動機主題備件主要以復(fù)合材料主要包括陶瓷、樹脂、金屬、塑料、強化劑、韌性劑等成分。其功能合理性好，工作穩(wěn)定溫度可以達(dá)到1600℃。

如今，現(xiàn)代發(fā)動機的陶瓷應(yīng)用主要還是發(fā)動納米陶瓷鍍層，在缸體和活塞的熱接觸表面上施加一層陶瓷，在關(guān)鍵部分獲得陶瓷的性能同時完美地規(guī)避了陶瓷的缺點。中國研發(fā)團隊已經(jīng)掌握了發(fā)動機氣缸等離子體陶瓷化處理的全套設(shè)備制造技術(shù)和關(guān)鍵工藝，成功地在發(fā)動機氣缸上實現(xiàn)了陶瓷合金制造。

目前阻礙陶瓷發(fā)動機實用化的主要障礙是陶瓷脆性導(dǎo)致的低可靠性和較高制造工藝。若能解決這個問題，納米陶瓷技術(shù)在汽車中的運用會掀起一場汽車革命，將會給人類社會的發(fā)展提供強的推動力。

責(zé)任編輯：黃敬偉